​Światowy Dzień AIDS. Dlaczego nie mamy szczepionki przeciwko wirusowi HIV?

W czerwcu 1981 roku amerykańskie Centra Kontroli i Prewencji Chorób (CDC) opublikowały historyczny raport. Opisano w nim przypadki pięciu młodych homoseksualistów z Los Angeles, u których zdiagnozowano nietypowe zapalenie płuc wywołane przez grzyba Pneumocystis carinii. Dwóch mężczyzn zmarło.

Ten rodzaj infekcji zazwyczaj dotyka tylko osoby z silnie osłabionym układem odpornościowym. Zostały one zniszczone przez chorobę nazwaną zespołem nabytego niedoboru odporności (AIDS). Trzy lata później, AIDS powiązano z ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV). Margaret Heclker, ówczesna sekretarz zdrowia i opieki społecznej USA, powiedziała na konferencji w 1984 r., że szczepionka chroniąca przed wirusem HIV będzie gotowa do testów w ciągu dwóch lat. To były mrzonki. 40 lat później, wciąż na nią czekamy.

Wirus HIV pojawił się na początku XX wieku, najprawdopodobniej w 1908 roku w Demokratycznej Republice Konga – przeniósł się z innego gatunku. Od tego czasu, pandemia HIV zebrała śmiertelne żniwo na całym świecie. Do końca 2019 r. globalnie zakażonych wirusem HIV zostało ponad 75 mln osób, a połowa z nich zmarła. Śmiertelność prawdopodobnie byłaby jeszcze wyższa, gdyby nie postępy w pracach nad lekami antyretrowirusowymi, które mogą zapobiegać śmierci z powodu HIV i przenoszeniu wirusa na innych. 

Głównym składnikiem odporności przeciwwirusowej zainicjowanej przez szczepionki są przeciwciała neutralizujące, chociaż limfocyty Tc również mogą zwiększać ochronę. W grudniu 2019 r. WHO otrzymało informację o skupisku wirusowego zapalenia płuc o nieznanym pochodzeniu, a pierwszy szkic genomu SARS-CoV-2 go wywołującego został opublikowany w styczniu 2020 r. Do końca roku powstały dwie szczepionki mRNA o skuteczności oscylującej wokół 95 proc., zapobiegające objawom COVID-19. Ale skoro wirusa HIV-1 znamy od 1983 r., to dlaczego nie mamy skutecznej szczepionki chroniącej przed infekcją? Odpowiedź leży w szczegółach interakcji wirusów z ciałami gospodarzy.

HIV-1 to członek rodziny retrowirusów (Retroviridae), a SARS-CoV2 to członek rodziny koronawirusów podrodzaju Sarbecovirus – oba są patogenami o jednoniciowym RNA. Główna różnica między SARS-CoV-2 a HIV-1 polega na tym, że większość osób zarażonych SARS-CoV-2 usuwa wirusa z organizmu (infekując innych), podczas gdy osoby z HIV-1 nie. SARS-CoV-2 jest powoli mutującym, nie integrującym się do chromosomów wirusem, a gospodarz może polegać na wtórnej odpowiedzi immunologicznej wrażliwej na szczepionki. Z kolei HIV-1 jest wirusem integrującym się z genomem gospodarza w ciągu ok. 72 godzin od zakażenia. Zanim wykształci się wtórna odpowiedź immunologiczna na HIV-1, w naszym organizmie gromadzi się utajony rezerwuar wirusa, wbudowany w zmienione limfocyty Th (z markerem CD4). Aby potencjalna szczepionka przeciwko HIV-1 odniosła sukces, w momencie transmisji wirusa w organizmie powinien być wysoki poziom przeciwciał neutralizujących. Wbrew pozorom, to warunek trudny do osiągnięcia.

Trzeba wiedzieć, że celem przeciwciał neutralizujących dla SARS-CoV-2 jest domena wiążąca receptor (RBD) glikoproteiny S (tzw. kolca). Z kolei celem przeciwciał neutralizujących dla HIV-1 jest glikoproteina otoczki (Env). Oba typy przeciwciał blokują wiązanie wirusów z ich receptorami – enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2) w przypadku SARS-CoV-2 i cząsteczką CD4 w przypadku HIV-1. 

Wszystkie eksperymentalne szczepionki przeciwko COVID-19 testowane w fazie III badań klinicznych inicjowały przeciwciała neutralizujące skierowane na białko S i tym samym chroniły przed objawami choroby. To wcześniejsze prace nad białkiem S wirusa SARS-CoV zamkniętym w nanocząstkach lipidowych i pracami nad szczepionką przeciwko HIV-1 umożliwiły szybkie stworzenie szczepionki przeciwko COVID-19. Mówiąc wprost: bez prac nad szczepionkami przeciwko HIV-1, nie mielibyśmy teraz tak skutecznych szczepionek chroniących przed COVID-19.

Testy nad szczepionkami przeciwko HIV-1 obejmowały dwie ogólne strategie: indukcję limfocytów Tc (z antygenem CD8), które zabijają komórki zarażone HIV-1 oraz indukcję przeciwciał neutralizujących, które chronią przed transmisją wirusa HIV-1 przez receptor Fc gamma (FcRγ). Podobnie jak przeciwciała neutralizujące SARS-CoV-2, przeciwciała nieneutralizujące HIV-1 są łatwo indukowane przez cząsteczki tworzące otoczkę HIV-1. Z siedmiu do tej pory przetestowanych szczepionek przeciwko HIV-1, sześć okazało się klapą. 

Jedna była szczególnie interesująca – mowa o szczepionce RV144. W jej przypadku zastosowano strategię “prime-boost”, której uczestnicy otrzymali w sumie sześć szczepionek. Cztery zastrzyki zawierały wirusa ospy kanarków (ang. Canarypox virus – CPV), który nie jest zdolny do replikacji w komórkach i przenosi informacje genetyczne wybranych białek HIV-1. Komórki ochotników wytwarzają te białka i rozwijają przeciwko nim odpowiedź immunologiczną. Dwa zastrzyki zawierały fragmenty białka HIV-1, które jest niezbędne do wnikania patogenu do komórek. Zakładano, że rozwinie się silna i szeroka odpowiedź immunologiczna. Taka kombinacja obniżyła ryzyko infekcji o 31,2 proc. u osób zaszczepionych w porównaniu z grupą kontrolną. Mimo iż nie jest to wysoki wskaźnik, to przeprowadzone testy pomogły ustalić, jakiego rodzaju odpowiedzi immunologicznej potrzebujemy, aby zapobiec zakażeniu.

Wyniki badań RV144, które zostały opublikowane w 2009 r. w “New England Journal of Medicine”, sugerowały, że w przypadku ograniczania ryzyka infekcji HIV, kluczowe są specyficzne przeciwciała – tzw. szeroko neutralizujące przeciwciała (ang. broadly neutr … czytaj dalej